CN210998723U - 一种双工作模式三轴机械手 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双工作模式三轴机械手，包括可选择的独立工作模式和PC+运动控制卡工作模式；独立工作模式时，传感器通过将采集的三轴机械手的当前运动数据传递给DSP，DSP将数据传递给STM32芯片；STM32芯片根据当前运动数据和接收的指令，通过DSP控制伺服电机在X、Y、Z方向移动，由伺服电机驱动三轴机械手运动；PC+运动控制卡工作模式时，传感器通过将采集的三轴机械手的当前运动数据传递给插在PC插槽内的运动控制卡，运动控制卡根据当前运动数据和PC接收的指令，控制伺服电机在X、Y、Z方向移动，由伺服电机驱动三轴机械手运动。该三轴机械手，可以根据需要在两种工作模式下选择其中的一种，提高了机械手的灵活度，降低了操作误差。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种三轴机械手，属于工业机器人技术领域。
背景技术
随着信息化社会的不断进步，计算机、网络等技术快速发展，世界正越来越走向智能化，随之而来的是机器人行业的飞速发展，机械手在加工行业中的应用越来越多，机械手作为模拟人手臂的机械结构，可以根据要求完成指定动作，代替人类劳动，完成复杂、危险的作业，它能取代人类的重复机械工作，降低生产成本，提高生产效率。三轴机械手作用在综合加工自动生产线上，可以不间断地开展工作，以降低人力资源和更准确地控制生产节奏，提高生产效率。智能三轴机械手的广泛应用，使其对运行控制的要求得到不断提高，如对物体的准确定位，稳定的安装，焊接等。三轴机械手在实际生产过程要对目标物体精准定位，通过传感器将物体的位置参数等传递给控制中心，然后控制器对电机发出指令，机械臂做出相应的动作，实现机械自动化的过程。但机械手在取代人工生产时，既要保证生产速度，同时也要保证生产过程中的精度和机械灵活性。但是，目前的三轴机械手通常仅在一种工作模式下工作，通过普通单片机无法处理机械手大量的输入数据，难以精密控制伺服电机的加工操作。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种双工作模式三轴机械手，可以根据需要在两种工作模式下选择其中的一种，提高了机械手的灵活度，降低了操作误差。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种双工作模式三轴机械手，包括可选择的独立工作模式和PC+运动控制卡工作模式；
独立工作模式时，传感器通过将采集的三轴机械手的当前运动数据传递给DSP，DSP将数据传递给STM32芯片；STM32芯片根据当前运动数据和接收的指令，通过DSP控制伺服电机在X、Y、Z方向移动，由伺服电机驱动三轴机械手运动；
PC+运动控制卡工作模式时，传感器通过将采集的三轴机械手的当前运动数据传递给插在PC插槽内的运动控制卡，运动控制卡根据当前运动数据和PC接收的指令，控制伺服电机在X、Y、Z方向移动，由伺服电机驱动三轴机械手运动。
进一步地，三轴机械手在末端安装三轴加速度计、姿态传感器、速度传感器和磁力计。
进一步地，DSP内部的数据存储器和程序存储器保存预设的控制参数和控制程序。
进一步地，当三轴机械手处于脱机工作状态时，DSP调用数据存储器和程序存储器里预设的控制参数和控制程序，控制伺服电机驱动三轴机械手进行运动。
进一步地，DSP采用PCL6045B。
进一步地，STM32型号为STM32f429。
进一步地，STM32芯片将接收到的指令通过16位I/O总线接口发送给DSP。
进一步地，DSP通过产生脉冲信号控制伺服电机。
进一步地，STM32芯片通过嵌入式操作系统FreeRTOS实现网络通信和USB通信。
进一步地，STM32芯片通过网口接入工业局域网。
本实用新型所达到的有益效果：
本实用新型的双工作模式三轴机械手，可以根据需要在两种工作模式下选择其中的一种，提高了机械手的灵活度，降低了操作误差。
附图说明
图1是本实用新型的三轴机械手控制系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
为适应不同的工作需求，本实用新型的三轴机械手可以实现两种工作模式：独立工作模式和“PC+运动控制卡”工作模式，如图1所示。
独立工作模式：
以STM32+ DSP为核心的控制器控制电机的运动，实现三轴机械手的动作。传感器通过将采集的数据传递给DSP，由DSP根据传感器采集的当前位置分别控制伺服电机在X、Y、Z方向的运动至预设位置，X、Y、Z方向的伺服电机之间相互独立，互不影响。STM32通过嵌入式操作系统FreeRTOS实现网络通信、USB通信以及人机交互等功能的调度管理。通过人机接口可以实现参数设置；通过网口接入工业局域网实现联网，便于实现多机器人统一协调控制。
本实施例中，DSP采用PCL6045B，其数据处理能力强，运行速度快，最多可控制四轴运动。
STM32具体型号为STM32f429，以ARM Cortex-M4为内核，频率可达180MHZ，拥有强大的数字处理器。除此之外，STM32f429还内置3个A/D转换器，24个通道，提高机械手的工作效率。
当STM32F429通过接口接收数据并传递给PCL6045B后，PCL6045B接收数据通过控制程序控制伺服电机移动，并实时监控三轴机械手的运动信号。与此同时，PCL6045B内部的数据存储器和程序存储器保存预设的控制参数和控制程序。当三轴机械手处于脱机工作状态时，PCL6045B调用存储器里预设的控制参数和控制程序，控制伺服电机驱动三轴机械手进行运动，保证脱机状态下三轴机械手的工作精度。
STM32f429将接收到的指令通过16位I/O总线接口向PCL6045B发送，PCL6045B通过产生脉冲信号进而控制伺服电机。将编码器等传感器采集到的信号和其它控制信号传递给PCL6045B，所有接口均采用光耦隔离。PCL6045B控制三轴机械手进行工作，可实现匀速、线形、S形加减速、连续、定长等输出动作。
三轴机械手在末端安装三轴加速度计、姿态传感器、速度传感器和磁力计等，采集三轴机械手的转速、转矩、角速度、加速度、惯量等参数，对机械手的工作情况进行实时监测。
PC+运动控制卡工作模式：
通过PCI接口将运动控制卡插入PC插槽，由PC实现人机交互功能，向运动控制卡发送控制指令，运动控制卡根据采集的信息和接受指令分别实现对伺服电机X、Y、Z轴的运动控制。
运动控制卡核心采用STM32+DSP模式，STM32和DSP与独立工作模式相同，STM32为核心控制器，具有外接网口、人机交互接口和USB接口， DSP通过控制电机来控制三轴机械手的运动。
PCI接口采用双口RAM作为PC和STM32都可以访问的存储区，一端连接CH365（通过CH365芯片连接PCI接口）可以显示其内存空间，另一端连接STM32+ DSP芯片，便于随时被访问。在STM32与CH365相互通信时，双口RAM可以作为缓冲芯片，提高控制系统的工作效率。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种双工作模式三轴机械手，其特征是，包括可选择的独立工作模式和PC+运动控制卡工作模式；
独立工作模式时，传感器通过将采集的三轴机械手的当前运动数据传递给DSP，DSP将数据传递给STM32芯片；STM32芯片根据当前运动数据和接收的指令，通过DSP控制伺服电机在X、Y、Z方向移动，由伺服电机驱动三轴机械手运动；
PC+运动控制卡工作模式时，传感器通过将采集的三轴机械手的当前运动数据传递给插在PC插槽内的运动控制卡，运动控制卡根据当前运动数据和PC接收的指令，控制伺服电机在X、Y、Z方向移动，由伺服电机驱动三轴机械手运动。
2.根据权利要求1所述的一种双工作模式三轴机械手，其特征是，三轴机械手在末端安装三轴加速度计、姿态传感器、速度传感器和磁力计。
3.根据权利要求1所述的一种双工作模式三轴机械手，其特征是，DSP内部的数据存储器和程序存储器保存预设的控制参数和控制程序。
4.根据权利要求3所述的一种双工作模式三轴机械手，其特征是，当三轴机械手处于脱机工作状态时，DSP调用数据存储器和程序存储器里预设的控制参数和控制程序，控制伺服电机驱动三轴机械手进行运动。
5.根据权利要求1所述的一种双工作模式三轴机械手，其特征是，DSP采用PCL6045B。
6.根据权利要求1所述的一种双工作模式三轴机械手，其特征是，STM32型号为STM32f429。
7.根据权利要求1所述的一种双工作模式三轴机械手，其特征是，STM32芯片将接收到的指令通过16位I/O总线接口发送给DSP。
8.根据权利要求1所述的一种双工作模式三轴机械手，其特征是，DSP通过产生脉冲信号控制伺服电机。
9.根据权利要求1所述的一种双工作模式三轴机械手，其特征是，STM32芯片通过嵌入式操作系统FreeRTOS实现网络通信和USB通信。
10.根据权利要求1所述的一种双工作模式三轴机械手，其特征是，STM32芯片通过网口接入工业局域网。
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